【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案3.5运动电荷在磁场中受到的力 有解析
文档属性
| 名称 | 【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案3.5运动电荷在磁场中受到的力 有解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 438.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-19 07:24:20 | ||
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文档简介
第五节
运动电荷在磁场中受到的力
课前预习
【学习目标】
1．经历实验探究洛伦兹力方向的过程，会用左手定则判断洛伦兹力的方向；
2．经历由安培力公式推导洛伦兹力公式的过程；由此体会磁场中通电导线所受的安培力，实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现；
3．知道电视机显像管的基本构造和工作的基本原理．
【自主预习】
1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做
．
2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：
让磁感线
手心，四指指向
的方向，或负电荷运动的
，拇指所指电荷所受
的方向．
3．洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式
．
4．洛伦兹力对运动电荷
，不会
电荷运动的速率．
5．显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈．为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成
．
课后复习
3.5运动电荷在磁场中受到的力
一、单选题
1．如图所示，匀强磁场水平向右，电子在磁场中沿竖直方向向上运动，该电子所受洛伦兹力的方向( )
A．水平向左
B．水平向右
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
2．在磁场中有甲、乙两个运动电荷，甲运动方向与磁场方向垂直，乙运动方向与磁场方向平行，则（
）
A．甲、乙都受洛伦兹力作用
B．甲、乙都不受洛伦兹力作用
C．只有甲受洛伦兹力作用
D．只有乙受洛伦兹力作用
3．下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是
A．
B．
C．
D．
4．关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是（?
?
?
?
）
A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用
B．电荷在电场中一定受电场力作用
C．电荷所受的电场力一定与该处电场方向一致
D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直
5．当电荷在垂直于磁场方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力F等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积，即F=qvB。该式中四个物理量在国际单位制中的单位依次为（ ）
A．J
C
m/s
T
B．N
A
m/s
T
C．N
C
m/s
T
D．N
C
m/s
Wb
6．运动电荷在匀强磁场中受到洛伦兹力，下列关于洛伦兹力方向的说法正确的是（ ）
A．既与磁场方向垂直，也与电荷运动方向垂直
B．与磁场方向垂直，不与电荷运动方向垂直
C．总是与电荷的运动方向垂直，与磁场方向不一定垂直
D．总是与磁场方向垂直，与电荷运动方向不一定垂直
7．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线（电子流）将（ ）
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向上偏转
D．向下偏转
8．下图表示某带电粒子垂直进入匀强磁场时，其速度方向与所受洛伦兹力方向之间的关系，其中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
9．下列各图中，电荷所受洛伦兹力方向正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．关于安培力与洛伦兹力的关系理解正确的一项是（ ）
A．安培力和洛伦兹力是完全独立的两种力，它们没有任何联系
B．安培力和洛伦兹力是完全相同的同种力，它们没有任何区别
C．安培力是磁场给电荷的作用力，洛伦兹力是磁场给电流的作用力，都是磁场作用的力
D．安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质
11．如图所示，带正电粒子刚进入匀强磁场时，所受到的洛伦兹力的方向垂直纸面向外的是（ ）
A．
B．
C．
D．
12．1820年4月奥斯特在上课做一个实验时，观察到某现象后又连续进行了大量研究，同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。奥斯特上课时做的实验是下列哪一个装置示意图（
）
A．
B．
C．
D．
13．试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面向外的是（ ）
A．
B．
C．
D．
14．如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速度为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时（ ）
A．速率变大
B．速率不变
C．洛仑兹力方向垂直斜面向上
D．洛仑兹力方向垂直斜面向下
15．在下列各组物理量中，全部属于矢量的是（ ）
A．电场强度、电势
B．电流、磁通量
C．磁感应强度、洛伦兹力
D．磁通量、安培力
16．如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球（非金属球）带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A、B点分别是最大位移处。下列说法中正确的是（ ）
A．A点高于B点
B．单摆的振动周期不再等于
C．摆球每次在C点处线上的拉力大小相等
D．摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等
17．如图所示，一带负电的粒子垂直磁场方向射入匀强磁场，此时该粒子所受的洛伦兹力方向是（ ）
A．向上
B．向下
C．向里
D．向外
18．一束带电粒子向M、N两金属极板运动。下列说法正确的是（ ）
A．正离子向M极偏转，负离子向N极偏转
B．正离子向N极偏转，负离子向M极偏转
C．正、负离子均向N极偏转
D．正、负离子均向M极偏转
19．如图所示，将一带负电的微粒从点垂直磁场方向射入磁场后，其运动轨迹可能是（ ）
A．虚线
B．虚线
C．虚线
D．虚线
二、填空题
20．洛伦兹力是磁场对_________（填“运动”或“静止”）电荷的作用；如图所示是一带正电的粒子在磁场中竖直向下运动，粒子所受洛伦兹力的方向为______。
参考答案
1．D
【分析】
根据左手定则判断洛伦兹力的方向，得到粒子的偏转方向．
【详解】
粒子带负电，在水平向右的磁场中向上移动，根据左手定则，此时粒子所受洛伦兹力的方向垂直纸面向外，故ABC错误，D正确．
【点睛】
根据左手定则直接判断洛伦兹力方向即可，注意与右手定则区别．
2．C
【详解】
粒子甲的速度方向与磁场方向垂直，故洛伦兹力为：；粒子乙的速度方向与磁场方向平行，故洛伦兹力为零，故C正确，A、B、D错误；
故选C．
3．A
【详解】
AB．根据左手定则判断得出正电荷的洛伦兹力方向向上．故A正确，B错误．
CD．根据左手定则判断可知，负电荷的洛伦兹力方向向上．故CD错误．
4．B
【详解】
A．当电荷的运动方向与磁场方向平行，则电荷不受洛伦兹力．故A错误．
B．电荷在电场中一定受到电场力作用．故B正确．
C．正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，负电荷所受电场力一定与该处电场方向相反．故C错误．
D．电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直．故D错误．
5．C
【详解】
洛伦兹力F的单位是N；电荷量q的单位是C；速率v的单位是m/s；磁感应强度B的单位是T；
故选C。
6．A
【详解】
洛伦兹力的方向既与磁场垂直，也与电荷运动方向垂直，A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【详解】
电流的周围存在磁场，根据右手螺旋定则判断出阴极射线管处的磁场方向垂直纸面向外，阴极射线（电子流）从负极流向正极，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向向上，所以阴极射线向上偏转。
故选C。
8．C
【详解】
由左手定则可知
A．粒子受力应垂直直面向外，A错误；
B．粒子受力应竖直向下，B错误；
C．图中粒子受力方向正确，C正确；
D．粒子受力应竖直向下，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．根据左手定则，A选项中粒子受力方向应该垂直速度方向向上，故A错误；
B．根据左手定则，B选项中粒子受力方向垂直速度方向向下，故B正确；
CD．CD选项中的粒子运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，故CD错误。
故选B。
10．D
【详解】
ABD．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质，二者是性质相同的力，本质上都是磁场对运动电荷的作用力。故AB错误，D正确；
C．安培力是磁场对对电流的作用力，洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，故C错误。
故选D。
11．C
【详解】
A．磁场的方向是向外的，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向下的，故A错误；
B．磁场的方向是向里的，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向右的，故B错误；
C．磁场的方向水平向右，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向外的，故C正确；
D．磁场的方向是向上的，负电荷向上运动，电荷运动方向和磁场方向平行，粒子不受洛伦兹力，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
1820年，丹麦科学家奥斯特在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时，它旁边的磁针发生了偏转，他进而继续研究，终于证实了电流周围存在磁场，在世界上第一个发现了电和磁之间的联系。
故选A。
13．C
【详解】
A．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直速度向下，故A错误；
B．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直速度向上，故B错误；
C．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直纸面向外，故C正确；
D．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直纸面向里，故D错误。
故选C。
14．D
【详解】
CD．滑块下滑，根据左手定则，将受洛伦兹力作用，方向垂直斜面向下。故C错误；D正确；
AB．未加磁场时，根据动能定理，有
加磁场后，多了洛伦兹力，虽然洛伦兹力不做功，但正压力变大，导致摩擦力变大，根据动能定理，有
因为
所以
故AB错误。
故选D。
15．C
【详解】
A．电势是标量，电场强度是矢量，故A不符合题意；
B．电流、磁通量都是标量，故B不符合题意；
C．磁感应强度、洛伦兹力都是矢量，故C符合题意；
D．磁通量是标理，安培力是矢量，故D不符合题意。
故选C。
16．D
【详解】
A．带电小球在磁场中运动过程中，洛伦兹力不做功，小球机械能守恒，所以A、B等高，处在同一水平线上。故A错误；
B．因为洛伦兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球速度大小。所以单摆的周期与没有磁场时相同
故B错误；
C．根据小球机械能守恒，小球向左和向右经过C点速率相等，则向心力相同，但由于洛伦兹力方向相反，所以摆球向左和向右经过C点时线的拉力大小不等。故C错误；
D．摆球在A点和B点的速度均为零，向心力为零，细线的拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以拉力大小相等。故D正确。
故选D。
17．B
【详解】
由左手定则可知，带负电的粒子受洛伦兹力方向向下。
故选B。
18．B
【详解】
根据左手定则可以判断正离子受洛伦兹力向下，负离子受洛伦兹力向上，因此正离子向N极偏转，负离子向M极偏转，故ACD错误，B正确。
故选B。
19．D
【详解】
由左手定则可知，该负电荷受到的洛伦兹力向右，故运动轨迹可能是虚线，D正确。
故选D。
20．运动
水平向右
【详解】
[1]洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用。
[2]根据左手定则可以判断粒子所受洛伦兹力的方向为水平向右。
运动电荷在磁场中受到的力
课前预习
【学习目标】
1．经历实验探究洛伦兹力方向的过程，会用左手定则判断洛伦兹力的方向；
2．经历由安培力公式推导洛伦兹力公式的过程；由此体会磁场中通电导线所受的安培力，实际上是运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现；
3．知道电视机显像管的基本构造和工作的基本原理．
【自主预习】
1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做
．
2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：
让磁感线
手心，四指指向
的方向，或负电荷运动的
，拇指所指电荷所受
的方向．
3．洛伦兹力的大小:洛伦兹力公式
．
4．洛伦兹力对运动电荷
，不会
电荷运动的速率．
5．显像管中使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈．为了与显像管的管颈贴在一起,偏转线圈做成
．
课后复习
3.5运动电荷在磁场中受到的力
一、单选题
1．如图所示，匀强磁场水平向右，电子在磁场中沿竖直方向向上运动，该电子所受洛伦兹力的方向( )
A．水平向左
B．水平向右
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
2．在磁场中有甲、乙两个运动电荷，甲运动方向与磁场方向垂直，乙运动方向与磁场方向平行，则（
）
A．甲、乙都受洛伦兹力作用
B．甲、乙都不受洛伦兹力作用
C．只有甲受洛伦兹力作用
D．只有乙受洛伦兹力作用
3．下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是
A．
B．
C．
D．
4．关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是（?
?
?
?
）
A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用
B．电荷在电场中一定受电场力作用
C．电荷所受的电场力一定与该处电场方向一致
D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直
5．当电荷在垂直于磁场方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力F等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积，即F=qvB。该式中四个物理量在国际单位制中的单位依次为（ ）
A．J
C
m/s
T
B．N
A
m/s
T
C．N
C
m/s
T
D．N
C
m/s
Wb
6．运动电荷在匀强磁场中受到洛伦兹力，下列关于洛伦兹力方向的说法正确的是（ ）
A．既与磁场方向垂直，也与电荷运动方向垂直
B．与磁场方向垂直，不与电荷运动方向垂直
C．总是与电荷的运动方向垂直，与磁场方向不一定垂直
D．总是与磁场方向垂直，与电荷运动方向不一定垂直
7．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线（电子流）将（ ）
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向上偏转
D．向下偏转
8．下图表示某带电粒子垂直进入匀强磁场时，其速度方向与所受洛伦兹力方向之间的关系，其中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
9．下列各图中，电荷所受洛伦兹力方向正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．关于安培力与洛伦兹力的关系理解正确的一项是（ ）
A．安培力和洛伦兹力是完全独立的两种力，它们没有任何联系
B．安培力和洛伦兹力是完全相同的同种力，它们没有任何区别
C．安培力是磁场给电荷的作用力，洛伦兹力是磁场给电流的作用力，都是磁场作用的力
D．安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质
11．如图所示，带正电粒子刚进入匀强磁场时，所受到的洛伦兹力的方向垂直纸面向外的是（ ）
A．
B．
C．
D．
12．1820年4月奥斯特在上课做一个实验时，观察到某现象后又连续进行了大量研究，同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。奥斯特上课时做的实验是下列哪一个装置示意图（
）
A．
B．
C．
D．
13．试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面向外的是（ ）
A．
B．
C．
D．
14．如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速度为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时（ ）
A．速率变大
B．速率不变
C．洛仑兹力方向垂直斜面向上
D．洛仑兹力方向垂直斜面向下
15．在下列各组物理量中，全部属于矢量的是（ ）
A．电场强度、电势
B．电流、磁通量
C．磁感应强度、洛伦兹力
D．磁通量、安培力
16．如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球（非金属球）带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A、B点分别是最大位移处。下列说法中正确的是（ ）
A．A点高于B点
B．单摆的振动周期不再等于
C．摆球每次在C点处线上的拉力大小相等
D．摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等
17．如图所示，一带负电的粒子垂直磁场方向射入匀强磁场，此时该粒子所受的洛伦兹力方向是（ ）
A．向上
B．向下
C．向里
D．向外
18．一束带电粒子向M、N两金属极板运动。下列说法正确的是（ ）
A．正离子向M极偏转，负离子向N极偏转
B．正离子向N极偏转，负离子向M极偏转
C．正、负离子均向N极偏转
D．正、负离子均向M极偏转
19．如图所示，将一带负电的微粒从点垂直磁场方向射入磁场后，其运动轨迹可能是（ ）
A．虚线
B．虚线
C．虚线
D．虚线
二、填空题
20．洛伦兹力是磁场对_________（填“运动”或“静止”）电荷的作用；如图所示是一带正电的粒子在磁场中竖直向下运动，粒子所受洛伦兹力的方向为______。
参考答案
1．D
【分析】
根据左手定则判断洛伦兹力的方向，得到粒子的偏转方向．
【详解】
粒子带负电，在水平向右的磁场中向上移动，根据左手定则，此时粒子所受洛伦兹力的方向垂直纸面向外，故ABC错误，D正确．
【点睛】
根据左手定则直接判断洛伦兹力方向即可，注意与右手定则区别．
2．C
【详解】
粒子甲的速度方向与磁场方向垂直，故洛伦兹力为：；粒子乙的速度方向与磁场方向平行，故洛伦兹力为零，故C正确，A、B、D错误；
故选C．
3．A
【详解】
AB．根据左手定则判断得出正电荷的洛伦兹力方向向上．故A正确，B错误．
CD．根据左手定则判断可知，负电荷的洛伦兹力方向向上．故CD错误．
4．B
【详解】
A．当电荷的运动方向与磁场方向平行，则电荷不受洛伦兹力．故A错误．
B．电荷在电场中一定受到电场力作用．故B正确．
C．正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，负电荷所受电场力一定与该处电场方向相反．故C错误．
D．电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直．故D错误．
5．C
【详解】
洛伦兹力F的单位是N；电荷量q的单位是C；速率v的单位是m/s；磁感应强度B的单位是T；
故选C。
6．A
【详解】
洛伦兹力的方向既与磁场垂直，也与电荷运动方向垂直，A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【详解】
电流的周围存在磁场，根据右手螺旋定则判断出阴极射线管处的磁场方向垂直纸面向外，阴极射线（电子流）从负极流向正极，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向向上，所以阴极射线向上偏转。
故选C。
8．C
【详解】
由左手定则可知
A．粒子受力应垂直直面向外，A错误；
B．粒子受力应竖直向下，B错误；
C．图中粒子受力方向正确，C正确；
D．粒子受力应竖直向下，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．根据左手定则，A选项中粒子受力方向应该垂直速度方向向上，故A错误；
B．根据左手定则，B选项中粒子受力方向垂直速度方向向下，故B正确；
CD．CD选项中的粒子运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，故CD错误。
故选B。
10．D
【详解】
ABD．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质，二者是性质相同的力，本质上都是磁场对运动电荷的作用力。故AB错误，D正确；
C．安培力是磁场对对电流的作用力，洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，故C错误。
故选D。
11．C
【详解】
A．磁场的方向是向外的，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向下的，故A错误；
B．磁场的方向是向里的，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向右的，故B错误；
C．磁场的方向水平向右，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向外的，故C正确；
D．磁场的方向是向上的，负电荷向上运动，电荷运动方向和磁场方向平行，粒子不受洛伦兹力，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
1820年，丹麦科学家奥斯特在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时，它旁边的磁针发生了偏转，他进而继续研究，终于证实了电流周围存在磁场，在世界上第一个发现了电和磁之间的联系。
故选A。
13．C
【详解】
A．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直速度向下，故A错误；
B．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直速度向上，故B错误；
C．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直纸面向外，故C正确；
D．由左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直纸面向里，故D错误。
故选C。
14．D
【详解】
CD．滑块下滑，根据左手定则，将受洛伦兹力作用，方向垂直斜面向下。故C错误；D正确；
AB．未加磁场时，根据动能定理，有
加磁场后，多了洛伦兹力，虽然洛伦兹力不做功，但正压力变大，导致摩擦力变大，根据动能定理，有
因为
所以
故AB错误。
故选D。
15．C
【详解】
A．电势是标量，电场强度是矢量，故A不符合题意；
B．电流、磁通量都是标量，故B不符合题意；
C．磁感应强度、洛伦兹力都是矢量，故C符合题意；
D．磁通量是标理，安培力是矢量，故D不符合题意。
故选C。
16．D
【详解】
A．带电小球在磁场中运动过程中，洛伦兹力不做功，小球机械能守恒，所以A、B等高，处在同一水平线上。故A错误；
B．因为洛伦兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球速度大小。所以单摆的周期与没有磁场时相同
故B错误；
C．根据小球机械能守恒，小球向左和向右经过C点速率相等，则向心力相同，但由于洛伦兹力方向相反，所以摆球向左和向右经过C点时线的拉力大小不等。故C错误；
D．摆球在A点和B点的速度均为零，向心力为零，细线的拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以拉力大小相等。故D正确。
故选D。
17．B
【详解】
由左手定则可知，带负电的粒子受洛伦兹力方向向下。
故选B。
18．B
【详解】
根据左手定则可以判断正离子受洛伦兹力向下，负离子受洛伦兹力向上，因此正离子向N极偏转，负离子向M极偏转，故ACD错误，B正确。
故选B。
19．D
【详解】
由左手定则可知，该负电荷受到的洛伦兹力向右，故运动轨迹可能是虚线，D正确。
故选D。
20．运动
水平向右
【详解】
[1]洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用。
[2]根据左手定则可以判断粒子所受洛伦兹力的方向为水平向右。